[发明专利]一种自动追踪式的太阳能发电装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，尤其是一种自动追踪式的太阳能发电装置。

背景技术

近年来，太阳能发电技术作为可再生能源发电的典型代表，有了突飞猛进的发展，其对于减少化石能源消耗、限制温室气体排放效果显著。由于太阳能发电装置只有在太阳光直射时才能获得最高的发电效率，所以固定式的太阳能电池板难以有效、充分地利用太阳能资源，存在着发电成本较高、效率较低的问题。因此，研制一种可以根据太阳光直射角度自动调整太阳能电池板倾角(即太阳能自动追踪)的装置对于提高太阳能发电装置的工作效率、在更大的范围内推广太阳能技术有着重大的意义。

目前，现有的太阳能追踪装置有的采用控制器对太阳运动轨迹进行运算来确定太阳光的直射角度，有的采用光电传感器对太阳光的直射角度进行检测。前一种装置主要存在着成本较高、对太阳光实际直射角度测量不准确的问题，后一种装置则受环境因素影响较大，在天气状况不佳时存在较大的误差。两种装置均不能及时准确地调整太阳能电池板的倾角，追踪太阳的效果有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种自动追踪式的太阳能发电装置，该发电装置通过太阳光直射角度检测模块和太阳能电池板转向模块的设计，解决了现有太阳能自动追踪装置存在的对控制器运算能力要求高、对太阳实际位置测量不准确、受环境因素影响过大等问题，显著提高了太阳光直射角度追踪的快速性和准确性，保证了太阳能电池板的发电效率始终处在最高状态。

本发明技术方案为：

一种自动追踪式的太阳能发电装置，包括太阳能电池板转向模块、太阳光直射角度检测模块、控制模块、蓄电模块；所述太阳能电池板转向模块和太阳光直射角度检测模块分别固定在地面上；控制模块分别与太阳能电池板转向模块、太阳光直射角度检测模块相连；蓄电模块分别与太阳能电池板转向模块、太阳光直射角度检测模块、控制模块供电相连；

所述太阳能电池板转向模块包括转向底座、横向转向圆盘、转轴支柱、太阳能电池板架、纵向转向步进电机、纵向转向轴、滚珠轴承、光照传感器、固定螺栓、筋、太阳能电池板；转向底座通过固定螺栓固定在地面上；横向转向圆盘固定在转向底座上；两个相同的转轴支柱竖直地放在横向转向圆盘上，并且每个转轴支柱通过两个筋进行固定；太阳能电池板就放置于太阳能电池板架上，太阳能电池板架固定在纵向转向轴上，并通过滚珠轴承的孔洞固定在转轴支柱的中上部；纵向转向步进电机转轴上的齿轮与纵向转向轴上的齿轮咬合，同时纵向转向步进电机还分别与控制模块和蓄电模块相连；滚珠轴承固定在转轴支柱的中上部；光照传感器固定在太阳能电池板架的角上，并与控制模块相连；太阳能电池板与蓄电模块相连；

所述太阳能电池板转向模块还包括均固定在底座的底面上的第一齿轮、横向转向步进电机和第二齿轮；其中，第一齿轮与横向转向圆盘相连接；横向转向步进电机与第二齿轮相连，第二齿轮与第一齿轮相咬合；同时横向转向步进电机还与控制模块和蓄电模块相连；

所述太阳光直射角度检测模块主要包括小型太阳能电池板、小型太阳能电池板支柱、圆柱形支撑体和功率计量芯片；其连接关系为：一个圆柱形支撑体竖直地固定在地面上，在其顶端固定有一个半球形凸起，在半球形凸起上，以球心为中心，放射状均匀分布有若干个相同的小型太阳能电池板支柱，每个小型太阳能电池板支柱的末端都固定有一个相同的小型太阳能电池板，电池板垂直于支柱的轴向安装；功率计量芯片固定在圆柱形支撑体内，其输入端分别与每个小型太阳能电池板相连，其输出端与控制模块相连；

所述的均匀分布为：在凸起的顶点固定第一个小型太阳能电池板支柱，半球形凸起与圆柱形支撑体顶端接触形成的圆周上，均匀间隔设置8-16个点；每个点与第一个小型太阳能电池板支柱在半球形凸起表面位置的最短连接弧线上，都均匀间隔设置相同数量的点，数量为2-4个，每个圆周和连接弧线上设置的点，都设置一个小型太阳能电池板支柱；

所述控制模块主要包括A/D转换芯片和单片机；太阳能电池板转向模块中的光照传感器与单片机的引脚相连；功率计量芯片的输出端与A/D转换芯片的输入端相连，A/D转换芯片的输出端与单片机相连。

所述蓄电模块主要包括太阳能充放电控制器和蓄电池；太阳能充放电控制器与蓄电池相连，同时蓄电池还与太阳能电池板及太阳能电池板转向模块、太阳光直射角度检测模块、控制模块相连。

所述的太阳光直射角度检测模块中凸起的半径小于圆柱横截面的半径1-3cm。